Google+

FLUKE - sezonowe promocje naszych najbardziej popularnych instrumentów - zobacz oferty Fluke

Dzięki odpowiednim przyrządom pomiarowym można mierzyć podstawowe wielkości elektryczne oraz sygnały sterujące. Pomiary takie są konieczne nie tylko podczas diagnostyki instalacji oraz urządzeń elektrycznych ale również przy serwisowaniu systemów automatyki budynkowej i przemysłowej.

Rys. 1. Odczyt wyników pomiarów na urządzeniu mobilnym Rys. 1. Odczyt wyników pomiarów na urządzeniu mobilnym; Fot.: MERSERWIS

Wiele nowoczesnych przyrządów pomiarowych bazuje na bezprzewodowej technologii wymiany danych, i to nie tylko między przyrządem a komputerem, ale również pomiędzy poszczególnymi przyrządami pomiarowymi. W takim rozwiązaniu można połączyć kilka mierników, przez co powstają rozbudowane systemy pomiarowe. Przyrządy pracują w bezprzewodowej sieci wykorzystującej moduły pomiarowe. Dodatkowo przyrządy mogą współpracować z urządzeniami mobilnymi, co zwiększa elastyczność systemu.
Zebrane wyniki pomiarów można bezprzewodowo wysłać do komputera oraz wyświetlać na aplikacjach mobilnych. W razie potrzeby wyodrębnia się sporadyczne zdarzenia lub rejestruje ewentualne wahania sygnałów wykorzystując do tego dziennik modułów. Przydatną funkcjonalnością jest możliwość przeprowadzenia rozmowy wideo pracownika w terenie z innymi członkami zespołu pomiarowego.

Nowoczesne przyrządy pomiarowe mają ekrany dotykowe. Tym sposobem obsługa urządzenia jest czytelna. Ponadto wielodotyk pozwala zwiększyć intuicyjność obsługi, a przyrząd cechuje wysoki poziom odporności na działanie warunków środowiskowych.

Rys. 2. Diagnostyka silnika elektrycznego Rys. 2. Diagnostyka silnika elektrycznego; Fot.: FLUKE

Zdalny, bezprzewodowy pomiar

Wspomniana już technologia bezprzewodowej wymiany danych powoduje, że przyrządy pomiarowe mogą przesyłać dane między sobą. Korzyścią z takiego rozwiązania jest możliwość zdalnego wykonywania pomiarów z rejestracją wyników przy zachowaniu jednoczesności pomiarów.
W przykładowej aplikacji multimetr może wyświetlać wyniki pomiarów oraz odczytywać wyniki z kilku innych modułów działających bezprzewodowo. Z kolei kamery termowizyjne są w stanie zapisywać wyniki pomiarów zebrane bezprzewodowo i przedstawiać je w obrazie. W typowych przyrządach pomiarowych moduł pomiarowy można oddalić na 20 m. Odpowiednie moduły odpowiadają za pomiar prądu przemiennego o wartości do 2500 A z dokładnością 3 proc. a pamięć przechowująca wyniki pomiarów gromadzi do kilkudziesięciu tysięcy rekordów.
W praktyce bezprzewodowe moduły pomiarowe umieszcza się bezpośrednio w miejscu wykonywania pomiaru. Przydatne rozwiązanie stanowi aplikacja pobierająca odczyt z modułów umieszczonych w miejscach pomiarów, które są zamknięte – np. rozdzielnie elektryczne, szafy sterownicze itp. Z takiego rozwiązania bardzo często korzysta się w diagnostyce przemysłowej bowiem moduły można podłączać w miejscach niebezpiecznych dla człowieka. Zestaw odczytów bazuje na wartościach min. /maks./średn. z przypisanymi znacznikami czasowymi.

Bezpieczeństwo danych

W bezprzewodowych systemach przesyłu wyników pomiarów stawia się na bezpieczeństwo danych łącznie ze środowiskiem typu „chmura”. Stąd też dostawcy takich usług zapewniają nie tylko dozór elektroniczny ale również wielopoziomowy system dostępu. Ponadto na serwerach instaluje się zapory a dane są szyfrowane.
Wykorzystywana częstotliwość radiowa również jest bezpieczna, a przesyłu danych nie jest w stanie zakłócić częstotliwość sieci elektrycznej 50/60 Hz. Oprócz tego, dla zapewnienia bezpieczeństwa transmisji radiowej, przeprowadzane są testy w zakresie zakłóceń emitowanych przez urządzenia wysokiej częstotliwości – telefony komórkowe, obrabiarki, kuchenki mikrofalowe itp. Zakłóceń nie powodują również sygnały innych sieci bezprzewodowych.
W niektórych rozwiązaniach w przypadku krótkiego zasięgu lub przy dostępie do danych historycznych smartfon do połączenia z przyrządami pomiarowymi wykorzystuje technologię Bluetooth® dlatego nie jest potrzebny zasięg 3/4G. Dane są przechowywane natywnie do momentu nawiązania połączenia WiFi, za pomocą którego wyniki pomiarów będą zapisywane w chmurze.

Oprogramowania komputerowe do obróbki danych

Rys. 3. Przyrząd pomiarowy i aplikacja
mobilna Rys. 3. Przyrząd pomiarowy i aplikacja mobilna; Fot.: FLUKE

Szereg możliwości w zakresie analizowania zebranych wyników pomiarów zapewnia dedykowane oprogramowanie komputerowe współpracujące z określonym przyrządem pomiarowym. Np. w odniesieniu do kamer termowizyjnych oprogramowanie komputerowe pozwala przede wszystkim tworzyć raporty z przeprowadzonych badań. Wiele aplikacji komputerowych ma możliwość dostosowania raportu do indywidualnych potrzeb użytkownika. Tworzące są więc optymalne formularze raportu, łącznie z logo firmy. Wiele programów jest w stanie współpracować z edytorami tekstów. Przeprowadzane są automatyczne obliczenia z narzędziami formuły.
Przy diagnostyce maszyn i urządzeń elektroenergetycznych przydadzą się możliwości analityczne. Przede wszystkim chodzi o wyznaczanie trendów w oparciu o uzyskane dane. Szczegółowej analizie można poddać temperaturę obiektu, a co za tym idzie, zaplanować działania zapobiegawcze i korygujące.
W nowoczesnych kamerach termowizyjnych niejednokrotnie przewiduje się funkcję „obraz w obrazie” – nakładanie obrazu w podczerwieni na obiekt sfotografowany w świetle widzialnym. Można skorzystać z funkcji z przybliżenia cyfrowego. Przydatne rozwiązanie stanowi również odtwarzanie komentarzy głosowych, które są nagrywane w terenie. Do obrazu w raporcie dodaje się współrzędne GPS oraz link do Google Maps. Przydatne rozwiązanie stanowi możliwość przeprowadzania obliczeń przy użyciu zaawansowanych narzędzi formuły. Oprogramowanie odtwarza komentarze głosowe nagrywane w terenie, zmienia paletę barwną oraz pozwala użyć zoomu cyfrowego.

Aplikacje na smartfonie

Aplikacje instalowane na smartfonie, przeznaczone do obsługi przyrządów pomiarowych, są bardzo proste w obsłudze. Wykorzystuje się przy tym przesuwanie palcem, przewijanie oraz menu. Każda funkcja pomiarowa ma przypisany samouczek. Niektóre aplikacje wykorzystują standardowe funkcje smartfona – wiadomości email, połączenia robienie zdjęć itp.
Jako ważną funkcję aplikacji na smartfona należy wymieć możliwość przeprowadzania rozmów wideo. Oprócz tego są zapisywane i udostępniane wyniki pomiarów każdej osobie wchodzącej w skład zespołu pomiarowego. Dostęp do danych jest możliwy w dowolnej chwili i z dowolnego miejsca. Dzięki specjalnym funkcjom wykonuje się szybki zapis pomiarów w telefonie. Można przeprowadzić ocenę trendów a użytkownik zyskuje przy tym bezpieczny, bezprzewodowy dostęp do dokumentacji zapisywanej w chmurze.

Przyrządy bezprzewodowe w diagnostyce mechanicznej maszyn elektrycznych

Wiele przyrządów wymieniających dane bezprzewodowo znajduje zastosowanie przy diagnostyce podzespołów mechanicznych maszyn elektrycznych. Np. niektóre przyrządy pomiarowe używane w diagnostyce drganiowej to monitory drgań pozwalające na ciągłą diagnostykę zgodnie z normą ISO 10816. Jest przy tym możliwe nie tylko monitorowanie wibracji, ale co najważniejsze – wyznaczanie trendów wartości pomiarowych. Istotną rolę odgrywa zintegrowany akcelerator, odpowiadający za ciągły pomiar drgania na niewirującej części maszyny. Obliczane są amplitudy częstotliwości badanych obiektów a interwał pomiarowy jest nastawialny. W efekcie długość trendu może być dopasowana do indywidualnych potrzeb aplikacji pomiarowej.
Typowy system pomiarowy bazuje na kilku czujnikach oraz odbiorniku. Nadajnik jest montowany bezpośrednio na maszynie. Wymiana danych pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem odbywa się radiowo. Odbiornik jest podłączony do komputera PC, a odpowiednie oprogramowanie komputerowe wyświetla pomiary w czasie rzeczywistym. Można uruchamiać alarmy i ustawiać przy tym wartości progowe. W przypadku rozproszonych aplikacji odbiornik pełni funkcję przekaźnika, a więc jest możliwe przedłużenie linii bezprzewodowej wymiany danych.
Aplikacje z bezprzewodowymi czujnikami znajdują zastosowanie chociażby w procesach diagnozowania pomp, łożysk, przekładni, skrzyń biegów, a także silników, wentylatorów itp. W efekcie można zainicjować działania korygujące, a co najważniejsze – zmniejszyć ryzyko nagłego uszkodzenia zespołu.

Rys. 4. Zdalny odczyt wyników pomiarów szczególnie sprawdzi się w miejscach, gdzie panują
trudne warunki środowiskowe Rys. 4. Zdalny odczyt wyników pomiarów szczególnie sprawdzi się w miejscach, gdzie panują trudne warunki środowiskowe; Fot.: FLUKE

Przegląd przyrządów

W praktyce elektrycy wykorzystują różne przyrządy pomiarowe. Ważne są chociażby mierniki rezystancji izolacji wykonujące pomiar rezystancji małym prądem przy wykorzystaniu sygnalizacji akustycznej i optycznej. Zakres pomiarowy przyrządów przeznaczonych do oceny rezystancji izolacji niejednokrotnie przekracza 100 GΩ. Z kolei w miernikach cęgowych warto zwrócić uwagę na możliwość dokładnego pomiaru cęgowego małych prądów w przewodach o niewielkiej średnicy. Cęgi wyposażone są w specjalne wcięcie w szczytowej części.
Warto zwrócić uwagę na nowoczesne lokalizatory infrastruktury. Uwzględnia się w nich odbiornik i nadajnik. Odbiornik lokalizatora pozwala na wykrywanie i śledzenie trasy rur, kabli oraz innych obiektów infrastruktury podziemnej, w której możliwy jest przepływ prądu.
Z kolei podczas wielu prac diagnostycznych wymagających analizy przebiegów elektrycznych wykorzystywane są oscyloskopy. Najprostsze urządzenia tego typu przystawki, które są podłączane do portu USB komputera. Pamięć w przystawce pozwala na zapisywanie i transmisję wyników pomiarów. Typowe urządzenie tego typu ma dwa niezależne kanały dla sygnałów o maksymalnej częstotliwości 20 Mhz. Odpowiednie funkcje pozwalają na dopasowanie ustawień do danego sygnału pomiaru.
Przyrządy wielofunkcyjne są bardzo chętnie kupowane przez elektroinstalatorów. Umożliwiają one pomiary wszystkich parametrów wymaganych normami, czyli impedancji pętli zwarcia, rezystancji izolacji, rezystancji uziemienia, badań wyłączników różnicowoprądowych czy ciągłości połączeń wyrównawczych i ochronnych. Mówiąc o przyrządach używanych przez elektryków i automatyków warto wspomnieć o miernikach palcowych sprawdzających się zwłaszcza podczas prac w szafach rozdzielczych. Przyrządy tego typu mierzą napięcie: DC, AC TRMS oraz AC TRMS. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują mierniki pola magnetycznego umożliwiające pomiar pól magnetycznych i elektrycznych wywołanych przez niskie częstotliwości. Wyniki pomiarów są wyświetlane jako wartości bezwzględne oraz względne (procentowo). W niektórych przyrządach pomiarowych przewidziano odwzorowanie zmian pól magnetycznych lub elektrycznych w funkcji czasu lub częstotliwości (FFT).
Przydatne rozwiązanie stanowią mierniki bezpieczeństwa sprzętu elektrycznego. To właśnie dzięki urządzeniom tego typu jest możliwie między innymi wykonanie pomiaru rezystancji przewodu ochronnego. W zależności od modelu miernika używa się prądu pomiarowego o wartościach 200 mA, 10 A oraz 25 A. Za pomocą mierników bezpieczeństwa sprzętu elektrycznego sprawdzeniom można poddać sprzęt AGD.

Rys. 5. Nowoczesne przyrządy pomiarowe Rys. 5. Nowoczesne przyrządy pomiarowe; Fot.: FLUKE

W nowoczesnych analizatorach jakości zasilania przewiduje się rejestrację szybkich zmian w napięciu. Oprócz tego jest możliwe analizowanie sygnałów sterujących. Należy podkreślić, że minimalny czas zmiany, która może być zarejestrowana wynosi 650 ns. Niektóre modele spełniają standardy wieloarkuszowej normy IEC 61000 dla analizatorów klasy A.
Nowoczesne przyrządy pomiarowe znacznie różnią się od urządzeń, które używane były jeszcze kilkanaście lat temu. W wielu miernikach standardem są ekrany dotykowe upraszczające obsługę. Bezprzewodowe technologie wymiany danych zapewniają przesył wyników pomiarów zarówno pomiędzy przyrządami pomiarowymi jak i pomiędzy przyrządem pomiarowym a komputerem.

Damian Żabicki